扩管工具技术领域
本发明涉及用于对被扩管部件从内部进行扩径的扩管工具。
背景技术
通常,在锅炉、冷凝器、散热器等热交换器的制造工序中,作为用
于将管(被扩管部件)接合于管板的扩管工具,存在通过在管板的孔部
内从内部对管进行扩径而将管压接于管板的扩管工具(例如参照专利文
献1)。
在这种扩管工具中,多个滚动件被保持为在同心圆上旋转自如,通
过使心轴前进,各个滚动件被朝外侧推出。进而,各个滚动件一边推压
管的内周面一边滚动,从而管被扩径。
[专利文献1]日本特开2007-229766号公报
在上述的以往的扩管工具中,当各个滚动件在管的内周面滚动时,
管有可能追随着各个滚动件一起旋转。因此,操作扩管工具的作业者和
保持管以免管旋转的作业者需要共同进行作业,存在扩管作业变得繁杂
的问题。
发明内容
本发明的课题在于,解决上述问题,提供一种能够用一台工具进行
被扩管部件的止转和扩径的扩管工具。
为了解决上述课题,本发明的扩管工具具备:筒状的扩管器框架,
该扩管器框架将多个滚动件以旋转自如的方式保持在同心圆上,且该扩
管器框架以旋转自如的方式内插在被扩管部件内;心轴,该心轴以滑动
自如且旋转自如的方式内插在所述扩管器框架内,且在外周面形成有前
侧的直径小的锥形部;以及所述被扩管部件的止转机构,其特征在于,
所述止转机构具备:筒状的管套部件,所述被扩管部件内插于该管套部
件中;以及爪,该爪配置在所述管套部件的内周面与所述被扩管部件的
外周面之间,且与所述心轴联动地前进,在所述管套部件的内周面形成
有前侧的直径小的锥形部,使所述心轴相对于所述管套部件和所述扩管
器框架前进,由此,所述爪由所述管套部件的锥形部朝所述管套部件的
径向内侧推出,所述爪与所述被扩管部件的外周面接触,并且,所述各
个滚动件由所述心轴的锥形部朝所述扩管器框架的径向外侧推出。
在该结构中,通过使心轴前进,爪与被扩管部件的外周面接触,从
而被扩管部件被固定于固定系统的管套部件,并且各个滚动件被按压于
被扩管部件的内周面。因此,能够利用一台工具进行被扩管部件的止转
和扩径,无需配备对被扩管部件进行保持以免被扩管部件旋转的作业人
员,因此能够提高作业性。
在所述扩管工具中,优选所述止转机构具有:夹持框架,该夹持框
架与所述爪抵接;筒状的止挡件,该止挡件将所述心轴的后部保持为旋
转自如;第一弹性部件,该第一弹性部件夹设在所述管套部件与所述夹
持框架之间;以及第二弹性部件,该第二弹性部件夹设在所述夹持框架
与所述止挡件之间,在该情况下,所述第一弹性部件的弹力比所述第二
弹性部件的弹力小。
在该结构中,当使心轴和止挡件前进时,最初,第一弹性部件收缩,
爪与夹持框架一起前进,被扩管部件由爪固定。然后,第二弹性部件收
缩,心轴进一步前进,由此,能够将各个滚动件按压于被扩管部件的内
周面。这样,由于先进行被扩管部件的止转,因此能够可靠地防止被扩
管部件的旋转。
在上述的扩管工具中,将所述第一弹性部件夹设在所述管套部件与
所述夹持框架的后部之间,且所述第一弹性部件以包围所述夹持框架的
前部的外周的方式配置,在该情况下,能够有效地利用工具内的空间,
能够紧凑地形成工具整体。
在本发明的扩管工具中,通过使心轴前进,被扩管部件被固定于固
定系统的管套部件,并且,各个滚动件被按压于被扩管部件的内周面,
因此,能够利用一台工具进行被扩管部件的止转和扩径,能够提高作业
性。
附图说明
图1是示出本实施方式的扩管工具的侧剖视图。
图2是示出本实施方式的扩管工具的图,(a)为沿着图1的A-A
线的剖视图,(b)为对滚动件的送进角(feed angle)进行说明的图。
图3是示出在本实施方式的止转机构中爪不与管接触的状态的图,
(a)为侧剖视图,(b)为轴向剖视图。
图4是示出在本实施方式的止转机构中爪与管接触的状态的图,(a)
为侧剖视图,(b)为轴向剖视图。
标号说明
1:扩管工具;20:滚动件;21:滚动件的锥形部;30:扩管器框架;
40:心轴;41:心轴的锥形部;50:止转机构;51:管套部件;51a:管
套部件的内周面;51b:管套部件的锥形部;52:爪;52a:齿部;52b:
爪的锥形部;53:夹持框架;53a:小径部;53b:大径部;53d:凹部;
53e:突起部;54:止挡件;55:管套后圈;55d:锁紧螺母;56:第一
弹性部件;57:第二弹性部件;60:罩;70:弹簧罩;P:管板;P1:孔
部;TU:管(被扩管部件);TU1:管的内周面;TU2:管的外周面。
具体实施方式
适当地参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
本实施方式的扩管工具1具备:扩管器框架(expander frame)30,
该扩管器框架30将多个滚动件20保持为旋转自如;心轴40,该心轴40
以滑动自如且旋转自如的方式内插在扩管器框架30内;以及管TU的止
转机构50。
扩管工具1一边将各个滚动件20按压于管TU(权利要求书中的“被
扩管部件”)的内周面TU1一边使各个滚动件20滚动,由此对管TU从
内部进行扩径。
另外,在本实施方式中,设扩管器框架30的尖端侧(图1的左侧)
为前侧、设扩管器框架30的基端侧(图1的右侧)为后侧进行说明。
扩管器框架30是内插于管TU中的圆筒状的部件。如图2(a)所示,
在扩管器框架30的前部形成有从外周面贯通到内周面的三个槽部31。各
个槽部31在扩管器框架30的圆周方向以等角度间距(120度间距)配置。
在各个槽部31中收纳有后述的滚动件20。
并且,在扩管器框架30的前端部形成有尖细的引导面,以容易插入
于管TU的开口部。
如图1所示,滚动件20是用于从内部对管TU进行滚压而使管TU
塑性变形的圆柱状的部件。在滚动件20的外周面,以滚动件20的前侧
直径大而后侧直径小的方式形成有锥形部21。
如图2(a)所示,滚动件20被收纳于扩管器框架30的槽部31。因
此,在本实施方式中,在扩管器框架30的圆周上,在同心圆上以等角度
间距(120度间距)配置有三个滚动件20。保持在槽部31中的滚动件20
旋转自如并且从扩管器框架30的外周面出没自如。
另外,滚动件20的个数和排列并不限定于上述实施方式,能够根据
管TU的内径和强度等条件适当设定。
如图2(b)所示,滚动件20以旋转轴朝与后述的心轴40的旋转轴
正交的方向(径向)倾斜的方式带有预定的送进角(feed angle)而被保
持于扩管器框架30(参照图1)。
如图1所示,心轴40是内插于扩管器框架30中的圆柱状的部件,
该心轴40以相对于扩管器框架30在轴向(前后方向)滑动自如且旋转
自如的方式内插于扩管器框架30中。
在心轴40的前部,以心轴40的前侧直径小而后侧直径大的方式形
成有锥形部41。该锥形部41形成为与滚动件20的锥形部21的形状吻合
的形状,构成为滚动件20的锥形部21与心轴40的锥形部41接触。
并且,在心轴40的前端部形成有盖螺母42,该盖螺母42发挥防止
心轴40相对于扩管器框架30朝后方脱出的功能。
在心轴40的盖螺母42抵接于扩管器框架30的前端部的状态(不对
心轴40赋予朝向前方的推进力的状态)下,滚动件20被收纳在扩管器
框架30内。
进而,如图2(a)所示,当使心轴40正向旋转(图2(a)中向右
旋转)时,心轴40的旋转传递到各个滚动件20,各个滚动件20一边自
转一边公转。此时,由于各个滚动件20相对于心轴40的旋转轴设定有
送进角,因此,心轴40由旋转的各个滚动件20朝前方输送。
当心轴40相对于扩管器框架30前进时,滚动件20由心轴40的锥
形部41朝扩管器框架30的径向外侧推出,滚动件20被按压于管TU的
内周面TU1。
另外,当使心轴40反向旋转(图2(a)中向左旋转)时,心轴40
由各个滚动件20朝后方输送。
这样,心轴40的前部经由各个滚动件20以旋转自如的方式支承于
扩管器框架30。另一方面,如图1所示,心轴40的后部内插于后述的止
挡件54中,并被保持为旋转自如。进一步,心轴40的后端部43从止挡
件54朝后方突出,是与驱动装置(未图示)的输出部连结的部位。
如图1所示,止转机构50具备:管套(collar)部件51,管TU内
插于该管套部件51中;爪(jaw)52,该爪52配置在管套部件51内;
夹持框架(clamp frame)53,该夹持框架53用于保持爪52;以及止挡件
54,该止挡件54将心轴40的后部保持为旋转自如。
使爪52与管TU的外周面TU2接触并与外周面TU2啮合,从而该
止转机构50对管TU进行固定而使该管TU不会绕轴旋转。
管套部件51是圆筒状的部件,该管套部件51包围扩管器框架30的
轴向的大致中央部的外周,且形成为后部51e的外径比前部51d的外径
大。在管套部件51的内周面51a的后部形成有前侧直径小而后侧直径大
的锥形部51b。
并且,管套部件51的内径设定成:在管套部件51的内周面51a与
内插于管套部件51中的管TU的外周面TU2之间形成有间隙。
并且,管套部件51的前部51d的前端面51f是抵接于管板P(参照
图3)的外表面的部位。另外,前端面51f的面积和前部51d的轴向(前
后方向)的长度根据管板P的孔部P1的排列间距和管TU从管板P突出
的突出量设定。
在管套部件51的后部的内周面51a与管TU的外周面TU2之间配置
有多个爪52。
在本实施方式中,如图3(a)所示,在管套部件51的内周面上,在
同心圆上以等角度间距(120度间距)配置有三个爪52。在各个爪52之
间夹设有用于保持相邻的爪52、52之间的间隔的间隔件52c。
另外,在本实施方式中配置有三个爪52,但是,爪52的个数和排
列并不限定于上述实施方式,能够根据管TU的外径和强度等条件适当设
定。
在爪52的内表面形成有与管TU的外周面TU2啮合的齿部52a。并
且,在爪52的外表面形成有前侧的厚度小而后侧的厚度大的锥形部52b。
如图3(a)所示,该锥形部52b形成为与管套部件51的锥形部51b吻合
的形状,构成为爪52的锥形部52b与管套部件51的锥形部51b接触。
如图3(a)所示,当爪52位于管套部件51的后端部时,在爪52
的齿部52a与管TU的外周面TU2之间形成有间隙(参照图3(b))。进
而,如图4(a)所示,当使爪52在管套部件51内前进时,爪52由管套
部件51的锥形部51b朝管套部件51的径向内侧推出,爪52的齿部52a
与管TU的外周面TU2接触而啮合(参照图4(b))。
另外,爪52与管TU的外周面TU2接触的面积、即爪52的内表面
的面积(宽度方向和轴向的长度)根据管TU的长度或厚度等变更,以免
当各个爪52保持管TU时对管TU作用有过大的负荷。
如图1所示,夹持框架53是配置在管套部件51的后方的筒状的部
件,扩管器框架30以旋转自如的方式内插于该夹持框架53中。在夹持
框架53的前部形成有小径部53a,在夹持框架53的后部形成有大径部
53b。
并且,在夹持框架53(小径部53a)的前端面的中央部形成有突起
部53e,该突起部53e抵接于爪52的后端面,且能够插入管套部件51内。
这样,通过使爪52与夹持框架53的前端部接触,从而爪52与夹持
框架53的朝向前方的移动联动地朝前方移动。
在管套部件51的后端面51c(参照图3(a))与夹持框架53的大径
部53b之间夹设有第一弹性部件56。
第一弹性部件56是包围夹持框架53的小径部53a(前部)的外周的
螺旋弹簧。该第一弹性部件56相对于夹持框架53对管套部件51朝前方
施力。
在夹持框架53的外周设有筒状的罩60。罩60的前部外嵌于管套部
件51的后部51e,且紧固于管套部件51的外周面。
罩60的后部外嵌于夹持框架53的大径部53b。夹持框架53相对于
罩60在前后方向滑动自如。
罩60是用于防止夹设在管套部件51与夹持框架53之间的第一弹性
部件56露出至外部的部件。
在罩60的后端开口部形成有朝径向内侧突出的环状的突出部61。
并且,在夹持框架53的大径部53b的外周面突出设置有凸缘53c。进而,
凸缘53c抵接于突出部61的前表面,由此,夹持框架53的朝向后方的
移动被限制。
另外,当夹持框架53位于最后方时,安装于夹持框架53的爪52配
置在管套部件51的后端部。
圆筒状的弹簧罩70的前部外嵌于罩60的后部。弹簧罩70比扩管器
框架30还朝后方延伸,且后端开口部位于后述的第二弹性部件57的轴
向的大致中间部。
上述的管套部件51、罩60、夹持框架53以及弹簧罩70是不伴随心
轴40的旋转而旋转的固定系统的部件。
在夹持框架53的后端面的中心部形成有凹部53d。管套后圈55的
前部55a以旋转自如的方式内插于该凹部53d中。
管套后圈55是经由球保持架55c以旋转自如的方式安装在凹部53d
内的筒状的部件,扩管器框架30的后部内插于该管套后圈55中。
管套后圈55的后部55b螺合于在扩管器框架30的后部的外周面形
成的螺纹槽,该管套后圈55与扩管器框架30的旋转联动地旋转。
并且,在管套后圈55的后方,锁紧螺母55d螺合于扩管器框架30
的后部的螺纹槽。
进而,通过使管套后圈55旋转,能够将管套后圈55相对于扩管器
框架30朝前方或者后方输送。
这样,通过使管套后圈55相对于扩管器框架30移动,将管套部件
51朝前方或者后方输送,从而能够对滚动件20从管套部件51突出的突
出量(滚动件有效长度)进行调节。
止挡件54是圆筒状的部件,心轴40的后部内插于该止挡件54中,
且在该止挡件54的后部形成有直径扩大的凸缘54a。该止挡件54经由设
于内部的轴承将心轴40的后部保持为旋转自如,并与心轴40的朝向前
后方向的移动联动地在前后方向移动。
在夹持框架53的后端面与止挡件54的凸缘54a之间夹设有第二弹
性部件57。第二弹性部件57是包围在扩管器框架30与止挡件54之间露
出的心轴40的外周的螺旋弹簧。
在本实施方式中设定成第一弹性部件56的弹力(弹簧常数)比第二
弹性部件57的弹力(弹簧常数)小,当对止挡件54赋予朝向前方的推
进力时,第一弹性部件56的收缩量比第二弹性部件57的收缩量大。
其次,对使用上述的扩管工具1进行的管TU的扩径作业进行说明。
首先,使图1所示的扩管工具1的锁紧螺母55d旋转,将管套后圈
55相对于扩管器框架30朝前方或者后方输送,由此,根据扩径的部位的
长度对滚动件20从管套部件51突出的突出量(滚动件有效长度)进行
调节。并且,心轴40的后端部43与电动工具(未图示)的输出轴连结。
如图3(a)所示,在插入于管板P的孔部P1中的管TU中插入扩管
器框架30的前部,并使管套部件51的前端面51f抵接于管板P的外表
面,该。由此,滚动件20被配置在孔部P1内。
若在该状态下驱动电动工具,并一边使图1所示的心轴40正向旋转
一边使电动工具朝前方移动,由此对心轴40和止挡件54赋予朝向前方
的推进力,则推进力经由第二弹性部件57传递到夹持框架53。
此时,由于第一弹性部件56的弹力(弹簧常数)比第二弹性部件
57的弹力(弹簧常数)小,因此,第一弹性部件56的收缩比第二弹性部
件57的收缩大,夹持框架53和爪52前进。
如图4(a)所示,当爪52在管套部件51内前进时,爪52由管套部
件51的锥形部51b朝管套部件51的径向内侧推出,爪52的齿部52a与
管TU的外周面TU2接触而与该外周面TU2啮合(参照图4(b))。由此,
管TU经由爪52被固定于固定系统(管套部件51),能够防止管TU的
旋转。
夹持框架53的小径部53a的前端面抵接于管套部件51的后端面,
由此,夹持框架53的前进被限制,第一弹性部件56的收缩完毕。然后,
图1所示的第二弹性部件57收缩,由此心轴40和止挡件54进一步前进。
进而,如图2(a)所示,滚动件20由心轴40的锥形部41朝扩管器
框架30的径向外侧推出,各个滚动件20被按压于管TU的内周面TU1。
此时,由于心轴40的旋转传递至各个滚动件20,因此,各个滚动件20
一边自转一边公转。由此,扩管器框架30绕轴旋转。
这样,各个滚动件20一边按压管TU的内周面TU1一边滚动,由此,
管TU被从内部扩径,管TU被压接于管板P(参照图4(a))的孔部P1。
并且,当作业后使心轴40从管TU脱离时,一边使心轴40反向旋
转一边使电动工具朝后方移动,夹持框架53借助第一弹性部件56的弹
力被朝后方推回。由此,爪52能够在管套部件51内后退,如图3(a)
所示,爪52朝管套部件51的径向外侧移动,齿部52a从管TU的外周面
离开。
在如上所述的扩管工具1中,如图4(a)所示,通过使心轴40前进,
爪52与管TU的外周面TU2接触,管TU被固定于固定系统的管套部件
51,并且,各个滚动件20被按压于管TU的内周面TU1。因此,能够利
用一台工具进行管TU的止转和扩径,无需配备对管TU进行保持以免管
TU旋转的作业人员,因此能够提高作业性。
并且,当使心轴40前进时,最初第一弹性部件56收缩,夹持框架
53前进,管TU由爪52固定。然后,图1所示的第二弹性部件57收缩,
心轴40进一步前进,由此,能够将各个滚动件20按压于管TU的内周面
TU1。这样,由于先进行管TU的止转,因此能够可靠地防止管TU的旋
转。
并且,通过以包围夹持框架53的小径部53a(前部)的外周的方式
配置第一弹性部件56,从而能够有效地利用工具内的空间,能够紧凑地
形成工具整体。
以上对本发明的实施方式进行了说明,但是,本发明并不限定于上
述实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围适当地进行变更。
例如,在本实施方式中,如图4(a)所示,爪52与管TU的外周面
TU2接触而与其啮合,由此固定管TU,但是,也可以通过将爪52压接
于管TU的外周面TU2来固定管TU。
并且,利用螺旋弹簧构成第一弹性部件56和第二弹性部件57,但
是,也可以使用橡胶材料等各种弹性部件。